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2019-2020年高中歷史 第六單元 第25課 現(xiàn)代科學革命教案 岳麓版必修3 【教學目標】 1．熟悉經(jīng)典物理學向現(xiàn)代物理學發(fā)展的簡要歷程，了解相對論、量子理論的主要內容，理解現(xiàn)代物理學對人類文明和社會進步的巨大貢獻和深遠影響。 2．理解并闡述“物理學革命”與“科學的革命”之間的關系。 3．通過對本課的學習，樹立既尊重權威又不迷信權威的科學態(tài)度，培養(yǎng)質疑求真、勇于創(chuàng)新的精神。 【教學重點】相對論和量子論的主要內容及意義。 【教學難點】相對論、量子理論的內容 【教學課時】1課時 【教學過程】 （一）導入新課：19世紀，以牛頓力學為代表的經(jīng)典物理學已經(jīng)日趨完善，達到了高峰。但是一些新的研究發(fā)現(xiàn)對它提出了挑戰(zhàn)，導致了經(jīng)典物理學的危機。正是在這種情況下，相對論和量子理論出現(xiàn)，它們掀起了物理學革命，構成了現(xiàn)代物理學的兩大支柱，并對其他學科產(chǎn)生了歷史性的影響。人類對自然世界的科學探索又躍上了一個新的高度。 （二）講授新課 一、經(jīng)典物理學的危機 19世紀末，物理學界連續(xù)發(fā)生了三個重大事件，這就是X射線、放射性和電子的發(fā)現(xiàn)。這三大發(fā)現(xiàn)以實驗事實使得原子不可分、不變化的傳統(tǒng)觀念發(fā)生了動搖。物理學家們曾認為的似乎已經(jīng)基本上完成了的經(jīng)典物理學體系，從根本上出現(xiàn)了動搖，這就是所謂的“物理學危機”。經(jīng)典物理學所研究的是人們日常生活中易于理解的宏觀世界，三大發(fā)現(xiàn)所揭示的卻是人們沒有直接經(jīng)驗的微觀現(xiàn)象，這表明人們對物質世界的認識已經(jīng)深入了一個層次。物理學家繼續(xù)向前探索，于是產(chǎn)生了以量子論和相對論的建立為標志的物理學革命，物理學從此開辟了新的天地。 二、相對論的提出 1．相對論的提出及主要內容 過去的物理學都以牛頓的理論為基礎，認為時間和空間是絕對的，兩者是沒有任何直接聯(lián)系的。德國物理學家愛因斯坦經(jīng)過多年的研究，打破了傳統(tǒng)的絕對時空觀，于1905年提出了狹義相對論和光速不變原理。指出了時間、空間和物體的質量不是絕對不變的，而是隨著物體的運動而發(fā)生變化。狹義相對論認為：物體運動時，質量會隨著物體運動速度的增大而增加，同時，空間和時間也會隨著物體運動速度的變化而變化，即還會發(fā)生尺縮效應和鐘慢效應。 1916年，愛因斯坦完成了廣義相對論的最終形式。在廣義相對論中，引力是被考慮的主要問題。廣義相對論指出：空間和時間不可能離開物質而獨立存在，空間結構和性質取決于物質的分布，使人類進一步深化了對時間、空間和引力現(xiàn)象的認識。廣義相對論又被認為是一種引力理論。 2．相對論提出的歷史意義 相對論的提出是物理學思想的一次重大革命，它否定了經(jīng)典力學的絕對時空論，從本質上修正了由狹隘經(jīng)驗建立起來的時空觀，深刻地揭示了時間和空間的本質屬性即：揭示了時空的可變性、時空變化的聯(lián)系性，樹立了新的時空觀、運動觀、物質觀。這一理論被后人譽為20世紀人類思想史上最偉大的成就之一。 三、量子論的誕生與發(fā)展 1．量子論的誕生、發(fā)展和量子力學 1900年，德國物理學家普朗克提出了物質的輻射能不是連續(xù)的，而是以最小的、不可再分的能量單位即能量量子的整數(shù)位跳躍式地變化的量子假說。這個假說宣告了量子論的誕生。 在普朗克之后，英國的物理學家盧瑟福和丹麥物理學家玻爾把量子論用于原子結構的研究，證實原子是由帶正電的原子核和帶負電的電子組成。電子在不同軌道上圍繞著原子核運動，當電子從外層軌道跳到內層軌道時就放出相應波長的電磁波。玻爾在此基礎上創(chuàng)立了原子結構的理論。愛因斯坦利用量子論成功地解釋了光電效應出現(xiàn)的現(xiàn)象及光的本質，進一步推動了量子論的發(fā)展。德國物理學家海森伯和奧地利物理學家薛定諤等創(chuàng)立了物理波理論，指出電子和一切物質粒子都像光一樣，既具有連續(xù)的波動性質，又具有不連續(xù)的粒子性質。經(jīng)過這些科學家的共同努力，到1925年左右量子力學最終建立。量子力學是研究微觀世界粒子運動規(guī)律的科學。 2．量子論和量子力學的影響 在量子論基礎上發(fā)展起來的量子力學，極大地促進了原子物理、固體物理和原子核物理等科學的發(fā)展。同時，也標志著人類對客觀規(guī)律的認識，開始從宏觀世界深入到了微觀世界。 相對論和量子力學的確立是物理學革命的高潮，以物理學革命為先導，帶動了化學、生物學、天文學、地學等學科的理論也都發(fā)生了革命性的突破。量子力學和狹義相對論結合形成原子核物理學，指導制造原子彈、氫彈和建立核電站。量子力學還為電子技術、半導體技術和激光技術等奠定了理論基礎。 （二）鞏固小結：19世紀末20世紀初，物理學的一系列新發(fā)現(xiàn)促使相對論和量子理論誕生，相對論和量子力學的確立是物理學革命的高潮，奠定了現(xiàn)代物理學的基礎，以物理學革命為先導，帶動了化學、生物學、天文學、地學等學科的理論也都發(fā)生了革命性的突破，從此，人類歷史揭開了新的篇章。 【板書設計】 （一） 知識結構 背景：經(jīng)典物理學的危機。以牛頓力學為代表的經(jīng)典物理學無法解釋19世紀末以來的物理學新發(fā)現(xiàn) 相對論 內容：相對性原理與和光速不變原理。時間、空間、運動、質量是相對的。 意義：擴展了物理學的研究空間和應用領域（從日常范圍到宏觀宇宙空間）；開闊了人們的思維 科學的革命 現(xiàn)代物理學的兩大支柱 過程：普朗克的量子假說；玻爾提出原子的量子理論；愛因斯坦提出光電效應。 量子論 意義：對化學、生物學、醫(yī)學等多門學科產(chǎn)生重大影響，直接推動了生產(chǎn)力的發(fā)展，從根本上改變了人類的物質生活 【布置作業(yè)】 ◆閱讀與思考 （1）人們過去積累起來的常識和日常經(jīng)驗并不一定總是正確的，要敢于打破思維定勢，推進科學創(chuàng)新。 （2）正確的理論在剛剛誕生時往往難于被人們理解和接受，甚至還遭到攻擊或嘲笑。但隨著時間的推移，以受住實踐檢驗的科學和理論終究會被人們理解和接受。 （3）科學的發(fā)展是艱難的，科學真理需要勇于探索、執(zhí)著追求的精神，要有足夠的恒心和毅力去面對，堅持自己的正確立場和信念，堅持真理不動搖。 ◆解析與探索 （1）從加速反法西斯戰(zhàn)爭勝利進程的角度講，愛因斯坦建議制造原子彈以掌握對法西斯作戰(zhàn)的優(yōu)勢，是應該的；從原子彈對無辜平民造成的嚴重摧殘的角度講，愛因斯坦建議制造原子彈是不應該的。 （2）先進的科學技術可以加快人類發(fā)展的進程，也可以毀滅人類自身。 （3）大力發(fā)展科學技術，加快人類自身發(fā)展。但要正確使用先進的科學技術，避免給人害自身帶來災難。 ◆自我測評 1．現(xiàn)代物理學的兩大理論支柱是相對論和量子學。相對論和量子學正確地反映了宏觀的宇宙世界和微觀的粒子世界的客觀規(guī)律，打破了經(jīng)典物理學絕對化的思維，描繪了一個嶄新的世界，大大開闊了人們的視野，改變了人們看世界的角度和方式。相對論和量子學的提出不僅對物理學本身，對自然科學，而且對整個人類的思維都產(chǎn)生了不可磨滅的影響。 【教學反思】 科技與我們的生活聯(lián)系十分密切，從而從生活出發(fā)，理解科技革命的作用，應該更容易! 有一種說法，新課改后，老師上課只講1/3，剩下的時間都交給學生，這顯然是走入了一個誤區(qū)，誤解了新課改。新課改后，老師應在學生學習中充當一個重要的引導者，而不是填鴨飼養(yǎng)員。但作為引導者，并不表示老師上課就應該講得越少越好，而是要老師轉變意識，知道該怎么講，該講什么。